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    <title>计算机网络——简单说说WebSocket协议 | 博客主页 | 世界是个球，前方总有路！</title>
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        <div class="flex-col header-title ellipsis">计算机网络——简单说说WebSocket协议</div>
        
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        <h1 class="title">计算机网络——简单说说WebSocket协议</h1>
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                <time datetime="2020-03-26T12:40:51.000Z" itemprop="datePublished" class="page-time">
  2020-03-26
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	<ul class="article-category-list"><li class="article-category-list-item"><a class="article-category-list-link" href="/blog/categories/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C/">计算机网络</a></li></ul>

            
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            <h4>TOC</h4>
            <ol class="post-toc"><li class="post-toc-item post-toc-level-2"><a class="post-toc-link" href="#一、前言"><span class="post-toc-number">1.</span> <span class="post-toc-text">一、前言</span></a></li><li class="post-toc-item post-toc-level-2"><a class="post-toc-link" href="#二、正文"><span class="post-toc-number">2.</span> <span class="post-toc-text">二、正文</span></a><ol class="post-toc-child"><li class="post-toc-item post-toc-level-3"><a class="post-toc-link" href="#emsp-2-1-什么是WebSocket"><span class="post-toc-number">2.1.</span> <span class="post-toc-text">&amp;emsp; 2.1 什么是WebSocket</span></a></li><li class="post-toc-item post-toc-level-3"><a class="post-toc-link" href="#emsp-2-2-WebSocket、HTTP的区别与联系"><span class="post-toc-number">2.2.</span> <span class="post-toc-text">&amp;emsp; 2.2 WebSocket、HTTP的区别与联系</span></a></li><li class="post-toc-item post-toc-level-3"><a class="post-toc-link" href="#emsp-2-3-WebSocket建立连接的过程"><span class="post-toc-number">2.3.</span> <span class="post-toc-text">&amp;emsp; 2.3 WebSocket建立连接的过程</span></a></li></ol></li><li class="post-toc-item post-toc-level-2"><a class="post-toc-link" href="#三、总结"><span class="post-toc-number">3.</span> <span class="post-toc-text">三、总结</span></a></li><li class="post-toc-item post-toc-level-2"><a class="post-toc-link" href="#四、参考"><span class="post-toc-number">4.</span> <span class="post-toc-text">四、参考</span></a></li></ol>
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<article id="post-计算机网络——简单说说WebSocket协议"
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        <h1 class="post-card-title">计算机网络——简单说说WebSocket协议</h1>
        <div class="post-meta">
            <time class="post-time" title="2020-03-26 20:40:51" datetime="2020-03-26T12:40:51.000Z"  itemprop="datePublished">2020-03-26</time>

            
	<ul class="article-category-list"><li class="article-category-list-item"><a class="article-category-list-link" href="/blog/categories/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C/">计算机网络</a></li></ul>



            
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            <h2 id="一、前言"><a href="#一、前言" class="headerlink" title="一、前言"></a>一、前言</h2><p>&emsp;&emsp;之前做了一个<code>Web</code>小项目，需要实现后端持续给前端推送消息的功能，当时最开始使用的是轮询实现，但是效率太低，对资源消耗也大。之后为了解决这个问题，上网查阅资料后，改用了<code>WebSocket</code>实现，前后端直接建立全双工的连接传递消息。但是当时只是学习了一下怎么使用，没有具体研究<code>WebSocket</code>是什么，以及实现原理。这段时间花了点时间重新了解了一下，这篇博客就来简单介绍一下。</p>
<br>

<h2 id="二、正文"><a href="#二、正文" class="headerlink" title="二、正文"></a>二、正文</h2><h3 id="emsp-2-1-什么是WebSocket"><a href="#emsp-2-1-什么是WebSocket" class="headerlink" title="&emsp; 2.1 什么是WebSocket"></a>&emsp; 2.1 什么是WebSocket</h3><p>&emsp;&emsp;<code>WebSocket</code>和<code>HTTP</code>一样，是一个应用层的网络协议，它的作用是可以使客户端和服务器在应用层建立一个<strong>全双工</strong>的连接，然后通过这个连接，客户端和服务器就可以互相传递数据。有的人可能会问，<code>HTTP</code>不是也能实现客户端和服务器传递数据，为什么还需要<code>WebSocket</code>呢？下面我就来对<code>WebSocket</code>以及<code>HTTP</code>做一个对比。</p>
<br>

<h3 id="emsp-2-2-WebSocket、HTTP的区别与联系"><a href="#emsp-2-2-WebSocket、HTTP的区别与联系" class="headerlink" title="&emsp; 2.2 WebSocket、HTTP的区别与联系"></a>&emsp; 2.2 WebSocket、HTTP的区别与联系</h3><p>&emsp;&emsp;首先来说<code>HTTP</code>。我们知道，<code>HTTP</code>是一个无状态的协议，也就是说，在服务器端并不会记录发送请求的客户端的身份，这也就意味着<code>HTTP</code>服务器不会主动向客户端发送消息。事实也确实如此，<code>HTTP</code>协议实现的是<strong>请求-响应</strong>模型，只有当客户端向服务器发送请求，服务器才会向客户端回送数据。熟悉<code>HTTP</code>协议的应该知道，<code>HTTP</code>连接分<strong>持续连接</strong>和<strong>非持续连接</strong>，对于使用非持续连接的<code>HTTP</code>客户端，每一次连接只会有一次请求；而对于持续连接，则一个连接可以有多个请求，但是这个连接也是有时效的，几十秒或者几秒后这个连接就会被释放。服务器不会主动发送消息，意味着如果我们需要实现一个类似消息推送的功能（比如聊天室），则需要客户端每隔一段时间向服务器发出一次请求，询问是否有自己的消息，这就是轮询。而由于<code>HTTP</code>连接维持时间较短，意味着可能客户端的每一次询问，都要重新建立一个<code>HTTP</code>连接，这不仅效率低下，而且十分消耗资源。正因为如此，才需要<code>WebSocket</code>。</p>
<p>&emsp;&emsp;<code>WebSocket</code>正是为了解决这样的问题而被发明出来。<code>WebSocket</code>是一个应用层的协议，它依靠<code>HTTP</code>实现连接前的握手，而底层依赖<code>TCP</code>协议传递消息。在建立连接阶段，客户端依靠<code>HTTP</code>连接，与服务器进行一次握手，当握手完成后，<code>WebSocket</code>连接便建立完成，这之后客户端就可以与服务器进行通信了。需要强调的是，<code>WebSocket</code>依赖<code>TCP</code>进行数据传输，这也就意味着这是一个全双工的连接，即服务器可以主动向客户端发送消息，而不需要客户端的请求；客户端也可以自由的向服务器发送消息。更重要的是，<code>TCP</code>是一个持久的连接，而基于它的<code>WebSocket</code>自然也是一样的，只要两端没有发起断开连接的请求，且连接没有长时间闲置，则在不发送异常的情况下，这个连接将一直存在。这就很好地解决了轮询重复建立连接的弊端。</p>
<br>

<h3 id="emsp-2-3-WebSocket建立连接的过程"><a href="#emsp-2-3-WebSocket建立连接的过程" class="headerlink" title="&emsp; 2.3 WebSocket建立连接的过程"></a>&emsp; 2.3 WebSocket建立连接的过程</h3><p>&emsp;&emsp;下面我们具体来说一说<code>WebSocket</code>如何建立连接。前面说过，<code>WebSocket</code>基于<code>HTTP</code>进行握手从而建立连接，使用<code>HTTP</code>协议是为了兼容服务于<code>HTTP</code>的<code>Web</code>服务器以及中间代理服务器。下面我就来详细说一说握手的三个阶段。</p>
<p>&emsp;<strong>（1）客户端向服务器发送HTTP请求报文</strong></p>
<p>&emsp;&emsp;握手的第一个阶段：客户端与服务器建立<code>HTTP</code>连接，并发送请求报文，请求报文的格式如下：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">GET / HTTP/<span class="number">1.1</span></span><br><span class="line">Upgrade: WebSocket</span><br><span class="line">Connection: Upgrade</span><br><span class="line">Host: example.com</span><br><span class="line">Origin: HTTP:<span class="comment">//example.com</span></span><br><span class="line">Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==</span><br><span class="line">Sec-WebSocket-Version: <span class="number">13</span></span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>&emsp;&emsp;可以看到，这个请求是一个<code>GET</code>请求，请求中必须包含这些首部信息：</p>
<ul>
<li><strong>Host</strong>：需要建立连接的服务器名称；</li>
<li><strong>Connection</strong>：必须包含此首部，且值必须为<code>Upgrade</code>，表明这是一个协议升级请求；</li>
<li><strong>Upgrade</strong>：必须包含此首部，且值必须为<code>WebSocket</code>，表明当前连接请求升级为<code>WebSocket</code>连接；</li>
<li><strong>Origin</strong>：如果这个请求是从浏览器发出的，那么还必须带有<code>Origin</code>请求头；</li>
<li><strong>Sec-WebSocket-Key</strong>：这是浏览器随机生成的值，用来验证服务器身份；</li>
<li><strong>Sec-WebSocket-Version</strong>：这个表示的是<code>WebSocket</code>的版本号码；</li>
</ul>
<br>

<p>&emsp;<strong>（2）服务器接收请求，并响应</strong></p>
<p>&emsp;&emsp;握手第二个阶段：服务器接收到了客户端发来的协议升级请求，会先判断请求报文是否合法，若没有什么异常，则会给客户端发送响应，响应报文如下：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">HTTP/<span class="number">1.1</span> <span class="number">101</span> Switching Protocols</span><br><span class="line">Upgrade: WebSocket</span><br><span class="line">Connection: Upgrade</span><br><span class="line">Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>&emsp;&emsp;需要注意一点，响应报文的状态码是<code>101</code>，<code>101</code>状态码的含义是：服务器正在根据客户端的指定，将协议切换为请求报文中<code>Upgrade</code>指定的协议。下面我们来说一说响应报文中的首部：</p>
<ul>
<li><strong>Connection</strong>：值和请求报文中一致，表明这是一个协议升级请求的响应报文；</li>
<li><strong>Upgrade</strong>：值为<code>WebSocket</code>，表明这个响应报文，响应的协议升级请求，是希望升级为<code>WebSocket</code>协议；</li>
<li><strong>Sec-WebSocket-Accept</strong>：这个值是服务器接收到客户端发来的<code>Sec-WebSocket-Key</code>值后，经过加密计算出来的值，用来向客户端表明自己的身份；</li>
</ul>
<br>

<p>&emsp;<strong>（3）客户端验证服务器身份</strong></p>
<p>&emsp;&emsp;客户端接收到服务器发回来的响应报文后，将对响应报文进行校验：</p>
<ul>
<li>首先客户端将检测响应的状态码是否为<code>101</code>，若不是，表明协议升级失败，连接自然无法建立；</li>
<li>若状态码正常，则接着检测<code>Sec-WebSocket-Accept</code>的值。客户端使用相同的加密方式，对<code>Sec-WebSocket-Key</code>进行计算，若计算的结果与服务器发来的<code>Sec-WebSocket-Accept</code>的值一致，表明服务器身份没有问题，于是连接成功建立，否则放弃建立连接；</li>
</ul>
<p>&emsp;&emsp;连接建立后，客户端和服务器就可以基于<code>TCP</code>，进行全双工的通信了。</p>
<br>

<h2 id="三、总结"><a href="#三、总结" class="headerlink" title="三、总结"></a>三、总结</h2><p>&emsp;&emsp;上面的内容对<code>WebSocket</code>的机制做了一个大致的介绍，相信对于看完之后会对<code>WebSocket</code>的工作机制有一个大致的了解。以上内容描述的比较简单，若有补充或者发现错误，欢迎指正。关于<code>WebSocket</code>的详细介绍，可以参考规范文档【RFC6455】：HTTPs://tools.ietf.org/html/rfc6455#page-41。</p>
<br>

<h2 id="四、参考"><a href="#四、参考" class="headerlink" title="四、参考"></a>四、参考</h2><ul>
<li><a href="HTTPs://mp.weixin.qq.com/s/aolwd8SYib6GD3xAnrxSEQ">HTTPs://mp.weixin.qq.com/s/aolwd8SYib6GD3xAnrxSEQ</a></li>
</ul>

        </div>

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    最后更新时间：<time datetime="2020-03-26T14:12:45.661Z" itemprop="dateUpdated">2020-03-26 22:12:45</time>
</span><br>


        
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